由于異步電機的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型是一個(gè)高階、非線(xiàn)性、強耦合的多變量系統。上世紀70年代西門(mén)子工程師F.Blaschke首先提出異步電機矢量控制理論來(lái)解決交流電機轉矩控制問(wèn)題。矢量控制實(shí)現的基本原理是通過(guò)測量和控制異步電動(dòng)機定子電流矢量,根據磁場(chǎng)定向原理分別對異步電動(dòng)機的勵磁電流和轉矩電流進(jìn)行控制,從而達到控制異步電動(dòng)機轉矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵磁電流) 和產(chǎn)生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制,并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流矢量,所以稱(chēng)這種控制方式稱(chēng)為矢量控制方式。簡(jiǎn)單的說(shuō),矢量控制就是將磁鏈與轉矩解耦,有利于分別設計兩者的調節器,以實(shí)現對交流電機的高性能調速。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來(lái)控制,因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應用在普傳公司的普傳高性能矢量變頻器上。
采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調速范圍上與直流電動(dòng)機相匹配,而且可以控制異步電動(dòng)機產(chǎn)生的轉矩。由于矢量控制方式所依據的是準確的被控異步電動(dòng)機的參數,有的通用變頻器在使用時(shí)需要準確地輸入異步電動(dòng)機的參數,有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。鑒于電機參數有可能發(fā)生變化,會(huì )影響變頻器對電機的控制性能,目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機參數自動(dòng)檢測、自動(dòng)辨識、自適應功能,帶有這種功能的通用變頻器在驅動(dòng)異步電動(dòng)機進(jìn)行正常運轉之前可以自動(dòng)地對異步電動(dòng)機的參數進(jìn)行辨識,并根據辨識結果調整控制算法中的有關(guān)參數,從而對普通的異步電動(dòng)機進(jìn)行有效的矢量控制。
以異步電動(dòng)機的矢量控制為例:
它首先通過(guò)電機的等效電路來(lái)得出一些磁鏈方程,包括定子磁鏈,氣隙磁鏈,轉子磁鏈,其中氣息磁鏈是連接定子和轉子的.一般的感應電機轉子電流不易測量,所以通過(guò)氣息來(lái)中轉,把它變成定子電流.
然后,有一些坐標變換,首先通過(guò)3/2變換,變成靜止的d-q坐標,然后通過(guò)前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來(lái)得到旋轉坐標下的類(lèi)似于直流機的轉矩電流分量和磁場(chǎng)電流分量,這樣就實(shí)現了解耦控制,加快了系統的響應速度.
最后再經(jīng)過(guò)2/3變換,產(chǎn)生三相交流電去控制電機,這樣就獲得了良好的性能.
矢量控制(VC)方式:
矢量控制變頻調速的做法是將異步電動(dòng)機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相-二相變換,
等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過(guò)按轉子磁場(chǎng)定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動(dòng)機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動(dòng)機的控制方法,求得直流電動(dòng)機的控制量,經(jīng)過(guò)相應的坐標反變換,實(shí)現對異步電動(dòng)機的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機等效為直流電動(dòng)機,分別對速度,磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨立控制。通過(guò)控制轉子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量,經(jīng)坐標變換,實(shí)現正交或解耦控制。
綜合以上:矢量控制無(wú)非就四個(gè)知識:等效電路、磁鏈方程、轉矩方程、坐標變換(包括靜止和旋轉)。大連普傳科技.